[發(fā)明專利]一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架結構及優(yōu)化設計方法

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113103836A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 沈鈺杰;賈孟其;楊凱;陳龍;楊曉峰;劉雁玲
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60G13/00
• 分類號: B60G13/00;B60G11/14;G06F30/15;G06F30/20;G06F30/17
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本發(fā)明公開了一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架結構及優(yōu)化設計方法，所提出的車輛ISD懸架結構為含主副彈簧的四元件結構，且第一并聯元件為主彈簧，第二并聯元件為由慣容器和副彈簧構成的整體元件，第三并聯元件為非對稱往復阻尼阻尼器。利用非對稱往復阻尼阻尼器的非對稱特性，對路面輸入的振動產生更好的抑制作用。利用遺傳算法對該懸架進行參數優(yōu)化。結果表明：運用本發(fā)明所提出的一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架結構及優(yōu)化設計方法，懸架的動力學性能指標在隨機、脈沖和正弦輸入下較傳統被動懸架都有十分顯著的改善，實現了對車輛整體動力學性能的提升。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架的優(yōu)化設計方法，屬于車輛懸架減振技術領域。

背景技術

作為車輛底盤最為重要的部件之一，懸架對車輛行駛的平順性和穩(wěn)定性有至關重要的作用。目前，加入了慣質元件的ISD(Inerter-Spring-Damper)懸架因其能耗低、隔振效果優(yōu)良引起了廣泛關注。中國專利201410637469.6公開了一種車輛慣質懸架結構及其參數確定方法，利用改進的遺傳算法對參數進行優(yōu)化。X.Q.Sun在《Performance investigationof vehicle system with nonlinear ball-screw inerter》一文中通過建立考慮滾珠絲杠副摩擦和絲杠彈性效應的滾珠絲杠副非線性力學模型，并基于實驗數據，采用遞推最小二乘算法對非線性力學模型參數進行辨識，然后將非線性滾珠絲杠慣容器元件應用于三被動懸架半車模型的懸架分析，最后比較了非線性滾珠絲杠慣容器懸架系統和線性慣容器懸架系統的性能。略有遺憾的是，以上研究是基于理想對稱往復阻尼的工況，而實際上阻尼會因懸架的拉伸和壓縮兩種不同情況呈現非對稱的變化，因此，本文提出了一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架結構，進行優(yōu)化設計和性能影響分析，提高實用價值。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在選取一種具有應用前景且結構簡單的車輛ISD懸架，考慮壓縮阻尼和伸張阻尼的非對稱特性，有效地建立1/4車輛懸架動力學模型，并利用遺傳算法進分別行單目標優(yōu)化和多目標優(yōu)化，對懸架進行仿真分析，驗證所選ISD懸架的應用前景，為車輛ISD懸架的實際應用提供理論依據。

為實現以上發(fā)明目的，一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架，所述懸架結構為含主副彈簧的四元件并聯結構，第一并聯元件由主彈簧(1)構成，第二并聯元件由副彈簧(2)和慣容器(4)構成，第三并聯元件由非對稱往復阻尼阻尼器(3)構成。

本發(fā)明的一種基于非對稱往復阻尼的車輛ISD懸架優(yōu)化設計方法，包括如下步驟：

1)種群初始化：對遺傳算法的種群初始化，即設定懸架參數組數、參數優(yōu)化代數、懸架參數優(yōu)化范圍，適應度值計算法則及懲罰數的取值規(guī)則；

2)對初始種群，即初始懸架參數組，的每一個個體進行一次測量，得到一個狀態(tài)，獲取對應的確定解，計算各個確定解的適應度并記錄最優(yōu)個體及對應的適應度值；

3)判斷是否滿足進化代數條件，若滿足則退出，否則繼續(xù)計算；

4)對種群的每個個體，即每組懸架參數，進行測量，得到一個狀態(tài)及相應的確定解，并計算適應度值；

5)通過輪盤賭的方式，完成對種群中個體的選擇；

6)在雜交概率為默認值的情況下，在步驟5)中選擇的個體中進行隨機雜交獲得子代群體；

7)在變異概率為默認值的情況下，完成步驟6)獲得子代個體的變異；

8)記錄子代最優(yōu)個體和對應的適應度值；

9)迭代次數+1，進入結束條件判斷，若滿足進化代數則退出，否則返回步驟4)；

10)完成上述優(yōu)化后，再基于優(yōu)化結果在其他路面輸入下進一步驗證懸架的優(yōu)越性能。

進一步，所述適應度值的計算規(guī)則步驟如下：